浅滩区单壁钢套箱围堰设计与施工

浅滩区单壁钢套箱围堰设计与施工

易旺

易旺

中铁大桥局集团第二工程有限公司江苏南京210015

摘要：本文结合泉州湾跨海大桥南岸浅水区引桥（六车道）承台钢套箱围堰的设计与施工经验，简单介绍了浅滩区单壁钢套箱的设计计算和施工，为潮水地区浅滩区的跨海大桥承台施工积累了宝贵经验。

关键词：浅滩区；钢套箱；设计；施工

项目概况

泉州湾跨海大桥工程起于晋江南塘，与泉州市环城高速公路晋江至石狮段相接，在石狮蚶江跨越泉州湾，经惠安秀涂、张坂，终于塔埔，与泉州市环城高速公路南慧支线相接，路线全长26.68km。其中泉州湾跨海大桥桥长12.45km。南岸浅水区引桥（六车道）下部结构采用6.2m×6.7m的矩形承台，每个承台厚2.5m，承台下布置4根φ1.5m的钻孔桩。N025#-N044#墩承台设计底标高为-1.4m，承台底面和侧面设有不锈钢网片，承台顶面涂刷有机硅烷涂料。工程海区的潮流性质为正规半日潮，呈往复流特征，设计高水位为4.15m，设计低水位为-2.53m，海床属于淤泥海岸。

1、钢套箱设计

结合工程海区处的水文、地质情况，经过经济、技术、工期、安全等方面的综合分析，确定承台施工采用钢套箱围堰施工方案，钢套箱围堰是为水中承台施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过套箱侧板以及底部封底混凝土为水中承台施工提供无水环境，同时兼做承台施工模板。钢套箱围堰适用于河床易清淤吸泥、河床覆盖软弱层较薄的水中低承台基础施工，主要用作承台施工挡水结构。钢套箱共分为上下两节，每节分成四等块，见图1，一套钢套箱重25.8t。

图1钢套箱平面图图2钢套箱立面图

考虑底节钢套箱不可拆除，根据海床面标高来确定底节长度，钢套箱最小高度7.1m，钢套箱面板采用的钢板，竖肋采用，横梁从下到上依次为、、、具体布置见图2。

2、钢套箱计算

施工期间设计高水位为+4.15m，承台底标高为-1.40m，封底混凝土厚0.8m，计算两个最不利的工况，工况一封底混凝土达到设计强度后抽水阶段，工况二承台混凝土浇筑阶段，分别验算最不利工况下的钢套箱强度、刚度和稳定性。

2.1工况一：封底混凝土达到设计强度后抽水阶段

2.1.1钢套箱强度验算

考虑最高位的潮水标高+4.15m，水头压力5.55m，用midas计算抽水阶段最不利荷载作用下的最大应力为37.4MPa，抽水阶段最不利荷载作用下最大位移为9.2mm。

3、钢套箱施工

（1）钢套箱制作

根据现场的吊装能力，对围堰壁板进行分块加工，并编号。每个壁板块段加工完成后均单独进行检验。

（2）钢套箱底节拼装

钢套箱检验合格后才能进入现场拼装，首先测量放线，在钢护筒上安装牛腿，在牛腿上拼装钢套箱底节，荷载由牛腿承担，钢套箱壁板在现场拼装为整体后，对现场拼缝进行煤油渗透试验，保证套箱壁板整体密水性能。为减少围堰着床后的吸泥工作量，在围堰着床前可以先用长臂挖掘机或抓泥斗清淤，待钢套箱着床后，再用高压水管和吸泥机出土下沉。

（3）钢套箱接高

在钢套箱底节上接高，在钢护筒上设置两组分配梁，进行第一次体系转换，荷载由4根φ32的精轧螺纹钢承担，利用千斤顶进行钢套箱下放。当钢套箱围堰精密着床后，即进行吸泥下沉，施工中若靠自重下沉困难时，可在套箱的顶部采用多台千斤顶加载大方法助沉，直至沉入需要的河床土层及标高。

（4）钢套箱底部处理

当钢套箱通过出土下沉至设计位置，在进行封底混凝土前，要用高压水管和吸泥机在钢套箱内侧彻底清除河床沉淀下的淤泥，以免影响封底混凝土的质量。

（5）封底混凝土施工

为减少导管点的布设和增大混凝土的流动性，使封底混凝土表面平整均匀，需进行自流平混凝土的设计。封底混凝土采用双掺技术，增大砂率，增加胶凝材料用量，使配制的混凝土具有很好的和易性和流动性，具有自流平、自密实的特点。采用导管法浇筑封底混凝土。在导管口及附件布设测点，及时测量其埋深与流动范围，浇筑位置混凝土高度达到设计要求后，根据监测结果，将导管移至需浇筑位置进行循环施工。

（6）承台施工

待封底混凝土达到设计强度后，拆除精轧螺纹钢吊杆，荷载转由封底混凝土承担，进行第二次体系转换，进入承台施工工序。

4、结束语

泉州湾跨海大桥采用单壁钢套箱的施工方法，成功完成了40个浅水区海中承台的施工任务，有效地保证了海上承台施工的安全，较好地指导了承台工程的施工，为上部结构50m节段梁的顺利架设打下了坚实的基础，在泉州湾浅水区淤泥质海湾承台施工中发挥了优势作用。为以后类似工程积累了宝贵的施工经验。

参考文献：

[1]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

作者简介：

易旺（1989年3月生），男，湖南省岳阳市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：桥梁工程。